Wie eine wachsende Resistenz gegen Antibiotika durch Bakterienmembranen verhindert werden kann

Die Wissenschaftler sagen, dass in Zukunft Superbugs die Oberhand gewinnen und gegen unsere derzeitigen Arsenale von Antibiotika mühelos vorgehen können. Eine neue Klasse von Wirkstoffkandidaten, genannt AMLPs (antimikrobielle Lipopeptide), zeigt jedoch Hoffnung.

Eine Studie, die im Biophysical Journal veröffentlicht wurde erklärt, warum diese Resistenz gegenüber Antibiotika sich ausweiten kann: Zusammen mit mikroskopisch kleinen Kugeln, die selektive Bakterienzellen abtöten können, bauen die Wirtszellen der Säugetiere durch Verklumpung der Bakterienmembranen eine komplexe Struktur auf. Sie werden langsamer sein und können somit mutieren. Damit werden sie unwirksam gegenüber Medikamenten.

„Die dringende Notwendigkeit für neue Antibiotika gegen resistente Stämme von Bakterien und Pilzen hat sich zu einem globalen medizinischen Anliegen ausgeweitet“, sagt Senior Studien-Autor Alan Grossfield von der Universität Rochester Medical Center in New York. „Unsere neuen Erkenntnisse darüber, dass AMLPs wie Gruppen und nicht einzeln arbeiten, könnte die Entwicklung dieser Moleküle als eine neue Klasse von Anti-Resistenz Antibiotika optimieren.“

AMLPs könnte eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Antibiotika darstellen. Frühere Studien haben gezeigt, dass diese synthetischen Verbindungen eine starke Wirkung gegen eine Reihe von Pathogenen aufweisen und können Infektionen bei Mäusen abtöten. Außerdem sind AMLPs weniger anfällig für eine entwickelte Resistenz, da sie die Struktur und Funktion der mikrobiellen Membranen stören. Um Resistenzen zu entwickeln, würden die Mikroben viele große Veränderungen annehmen müssen. Darüber hinaus sind eine Vielzahl von kritischen Proteinen in der Membran eingebettet.

Trotz ihrer Vorteile und den Fortschritten bei der Entwicklung von AMLPs, ist es nicht geeignet für den klinischen Einsatz. Der Grund hierfür ist das Fehlen einer molekularen Ebene, und ihre Wirkungsweise ist derzeit noch zu stark beschränkt. Insbesondere ist es nicht klar, ob und wie die Tendenz der AMLPs Klumpen zu bilden, ihre antimikrobielle Aktivität verbessert. Um dieser Frage nachzugehen, prüfen Grossfield und Doktorand Dejun Lin Molekulardynamik -Simulationen und Freie-Energie-Berechnungen, wie größere Kugeln von AMLPs, die so genannte Mizellen aggregieren, sich auf ihre Fähigkeit s ich an Membranen zu binden auswirken kann.

Wenn isolierte AMLPs schneller und wirkungsvoller gemacht werden könnte, wäre dies ein weitere Schritt voraus, um einen Antibiotika-Resistenz von Bakterien zu bekämpfen.

„Die größte Überraschung war, dass die Bindungskinetik im Wesentlichen entscheidend ist. Wie schnell die Lipopeptide in die Membran gelangen können ist entscheidend für das Verständnis, wie sie funktionieren“, sagt Grossfield. „Es stellt sich heraus, dass es nicht ausreicht sie auf dem Arzneimittelmolekül selbst untersuchen, es ist auch wichtig zu überprüfen, ob sie für sich oder als Teil einer Gruppe funktionieren könne. Die Mizellen greifen Bakterienmembranen viel schneller an, was erklärt, warum sie Bakterien töten können, ohne dass sie den infizierten Körper zu verletzen „

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